露天煤矿设备的 “绿色密码” 和 “智能钥匙”
露天煤矿设备的 “绿色密码” 和 “智能钥匙”
在工程机械领域,露天煤矿开采一直占据着独特且重要的地位。如今,这个传统行业正站在变革的十字路口,面临着前所未有的机遇与挑战。2025 年 3 月 31 日,“2025 工程机械绿智生态创新大会” 在北京盛大召开,来自智慧矿山、高原铁路、港口及桩基等领域的专家齐聚一堂,围绕 “电动化、智能化、网联化、低碳化” 展开深入探讨,为行业发展指明方向。中煤西安设计工程有限责任公司首席专家刘光在会上发表的《智慧露天煤矿主要采矿设备的机遇与挑战》主题演讲,更是为我们揭开了露天煤矿开采及矿山设备发展的神秘面纱。
百年发展,露天煤矿开采现状几何?
中国露天煤矿开采的历史可以追溯到 110 多年前。在整个 20 世纪,开采方式经历了从人工与简易机械协同作业,到单斗-铁道工艺,再到单斗-卡车工艺的两次重大变革。进入 21 世纪,随着我国经济的飞速发展,对煤炭能源的需求日益增长,露天煤矿开采迎来了第三次技术管理变革。以外包为主的经营模式,更是推动了国内采矿设备制造业的蓬勃发展,国产中小设备逐渐取代国外大型设备,成为露天煤矿的主流选择。
如今,我国露天煤矿的年总煤岩采剥和运输量极为庞大,保守估计在 150 亿吨以上。其中,单斗-卡车开采工艺占据主导地位,承担了 95% 以上的工作量,连续或半连续工艺次之,单斗-铁道及其他开采方式仅占 4.3% 。基于我国露天煤矿的资源条件,未来单斗-卡车工艺仍将是主导开采方式。
能源结构有变数,煤炭地位稳如泰山?
我国 “富煤、贫油、少气” 的能源禀赋,决定了煤炭在我国能源体系中的主体地位。2023 年,我国煤炭消费总量达到 46.6 亿吨,在一次能源中占比 55.3% 。即便到 2030 年,煤炭在一次能源中的占比预计仍将超过 50%。不过,露天煤矿在开采过程中也带来了一系列环境问题。高强度开采使得每年土地扰动面积达 8 万至 10 万亩,燃油设备排放污染、扬尘以及地下水破坏等问题愈发突出。因此,向绿色、安全、高效的智慧化转型,成为露天煤矿行业发展的必然趋势。刘光专家提出的 “采前透明勘探、采中智能生产、采后生态重构” 全周期路径,为解决这些问题提供了思路,通过数字化技术、清洁能源装备和科学管理手段,有望实现开采效率与生态效益的双丰收。
矿山设备机遇多,重重挑战怎突破?
在绿色转型的大背景下,矿山设备领域迎来了技术创新的热潮。油电混动矿卡、换电矿卡、氢能设备等绿色动力设备纷纷涌现,为降低碳排放、减少运营成本带来了新的希望。混动矿卡已经实现了 30% 的节油效果,换电模式更是将补能时间缩短至 3 - 5 分钟 。但不可忽视的是,这些新技术的推广应用仍面临诸多瓶颈。比如,电池技术有待进一步突破,以提高续航能力和安全性;氢能成本过高,配套基础设施建设滞后,限制了氢能设备的大规模应用。
无人驾驶技术在露天煤矿的应用也在加速推进,矿卡无人化率不断提高。不过,目前该技术还存在一些问题。网络延迟导致车辆响应不及时,车铲协同不够顺畅,使得无人驾驶矿卡的工作效率仅为人工驾驶的 85% - 95% 。此外,高额的智能化改造成本也让不少企业望而却步。
从设备端来看,传统燃油设备产生的扬尘污染在矿区污染中占比高达 60% - 90%,研发智能抑尘技术迫在眉睫。现有的挖掘机、装载机大多是基于人工操作设计,无法满足全流程无人作业的需求,构建轻量化、标准化、适配无人作业的下一代装备体系成为当务之急。
未来已来,矿山设备驶向何方?
在新质生产力与绿色低碳政策的双重驱动下,矿用卡车的升级方向逐渐明晰。未来,高能电池、超级电容、氢能动力将成为矿用卡车的主要动力来源,无人驾驶技术也会越来越成熟。随着相关安全技术、法规和标准的不断完善,无人驾驶矿卡的运营效率将得到进一步提升。
从市场规模来看,露天煤矿矿卡的数量随着煤炭需求的增长而逐年增加。根据中国煤炭工业协会信息化分会发布的数据及挖掘机与矿卡的合理铲车比进行推算,到 2026 年,露天煤矿矿卡数量规模预计将达到 33000 台,矿山挖掘机数量至少会达到 6600 台 。这组数据不仅反映了行业的发展趋势,也预示着矿山设备市场巨大的发展潜力。
露天煤矿开采正处于转型的关键时期,矿山设备作为行业发展的核心要素,正在经历深刻变革。虽然面临着技术瓶颈、成本压力和标准缺失等诸多挑战,但随着技术的不断进步和市场需求的持续增长,绿色、智能的矿山设备必将成为未来露天煤矿开采的主力军,推动整个行业朝着更加高效、环保、安全的方向迈进。
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